Abstrakt
Tissue engineering requires suitable polymeric scaffolds, which act as a physical support for regenerated tissue. A promising candidate might be polyurethane (PUR) scaffold, due to the ease of the PUR properties design, which can be adjusted directly to the intended purpose. In this study, we report a successful fabrication of porous polyurethane scaffolds (PPS) using solvent casting/particulate leaching technique combined with thermally induced phase separation. The obtained PPS had comparable chemical structure to native PUR, which was con- firmed by FTIR and HNMR analyses. The performed DSC study determined a similar Tg of the obtained PPS to native PUR (-38 C). The analysis of TEM micrographs revealed that PPS had a homogenous structure. The studied PPS interactions with canola oil, distilled water, saline solution and phosphate-buffered saline after 3 months of incubation revealed that these materials have stable character in these media. The significant decrease of contact angle from 68 for native PUR to 54 for PPS was noted, as well as the decrease of mechanical properties (TSb * 1 MPa and eb * 95% of PPS were comparable to the native aorta tissue of TSb * 0.3–0.8 MPa and eb * 50–100%). Through SEM analysis, the morphology of the PPS was determined: the porosity was 87% and the pore sizes in the range of 98–492 lm. The biological studies revealed that the obtained PPS are sensitive to microorganisms such as Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa and Escherichia coli and that they are biocompatible with the 3T3 NIH cell line. In summary, the obtained PPS scaffolds may be a suitable material for soft tissue engineering like blood vessels.
Cytowania
-
1 1
CrossRef
-
0
Web of Science
-
9
Scopus
Autorzy (7)
Cytuj jako
Pełna treść
- Wersja publikacji
- Accepted albo Published Version
- Licencja
- Copyright (Springer-Verlag GmbH Germany 2017)
Słowa kluczowe
Informacje szczegółowe
- Kategoria:
- Publikacja w czasopiśmie
- Typ:
- artykuł w czasopiśmie wyróżnionym w JCR
- Opublikowano w:
-
POLYMER BULLETIN
strony 1 - 23,
ISSN: 0170-0839 - Język:
- angielski
- Rok wydania:
- 2017
- Opis bibliograficzny:
- Kucińska-Lipka J., Gubańska I., Pokrywczyńska M., Cieśliński H., Filipowicz N., Drewa T., Janik H.: Polyurethane porous scaffolds (PPS) for soft tissue regenerative medicine applications// POLYMER BULLETIN. -, (2017), s.1-23
- DOI:
- Cyfrowy identyfikator dokumentu elektronicznego (otwiera się w nowej karcie) 10.1007/s00289-017-2124-x
- Bibliografia: test
-
- Dhandayuthapani B, Yoshida Y, Maekawa T, Kumar DS (2011) Polymeric scaffolds in tissue engineering application: a review. Int J Polym Sci Article ID 290602, p 19 otwiera się w nowej karcie
- Langer R, Vacanti JP (1993) Tissue engineering. Science 260(5110):920-926 otwiera się w nowej karcie
- Langer R, Tirell DA (2004) Designing materials for biology and medicine. Nature 428(6982):487-492 otwiera się w nowej karcie
- Fuchs JR, Nasseri BA, Vacanti JP (2001) Tissue engineering: a 21st century solution to surgical reconstruction. Ann Thorac Surg 72(2):577-591 otwiera się w nowej karcie
- Ramakrishna S, Mayer J, Wintermantel E, Leong KW (2001) Biomedical applications of polymer- composite materials: a review. Compos Sci Technol 61(9):1189-1224 otwiera się w nowej karcie
- Vert M (2005) Aliphatic polyesters: great degradable polymers that cannot do everything. Biomacromol 6(2):538-546 otwiera się w nowej karcie
- Piskin E (1994) Biodegradable polymers as biomaterials. J Biomater Sci Polym Ed 6:775-795 otwiera się w nowej karcie
- Ji Y, Ghosh K, Shu XZ, Li B, Sokolov JC, Prestwich GD et al (2006) Electrospun three-dimensional hyaluronic acid nanofibrous scaffolds. Biomaterials 27(20):3782-3792 otwiera się w nowej karcie
- Guntaillake P, Mayadunne R, Adhikari R (2006) Recent developments in biodegradable synthetic polymers. Biotechnol Ann Rev 12:301-347 otwiera się w nowej karcie
- Ma PX (2004) Scaffolds for tissue fabrication. Mater Today 7(5):30-40 otwiera się w nowej karcie
- Kucinska-Lipka J, Gubanska I, Janik H (2013) Polyurethanes modified with natural polymers for medical application. Part I. Polyurethane/chitosan and polyurethane/collagen. Polim (Polym) 58(9):678 otwiera się w nowej karcie
- Kucinska-Lipka J, Gubanska I, Janik H (2014) Polyurethanes modified with natural polymers for medical application. Part II. Polyurethane/gelatin, polyurethane/starch, polyurethane/cellulose. Polim (Polym) 3:195 otwiera się w nowej karcie
- Kucinska-Lipka J, Gubanska I, Janik H (2013) Gelatin-modified polyurethanes for soft tissue scaf- fold. Sci World J Article ID 450132, p 12 otwiera się w nowej karcie
- Guelcher SA (2008) Biodegradable polyurethanes: synthesis and applications in regenerative med- icine. Tissue Eng Part B 14(1):3-17 otwiera się w nowej karcie
- Kucinska-Lipka J, Gubanska I, Janik H, Sienkiewicz M (2015) Fabrication of polyurethane and polyurethane based composite fibers by the electrospinning technique for soft tissue engineering of cardiovascular system. Mater Sci Eng C 46:166-176 otwiera się w nowej karcie
- Ma PX, Zhang R (2001) Microtubular architecture of biodegradable polymer scaffolds. J Biomed Mater Res 56(4):169-477 otwiera się w nowej karcie
- Hutmacher DW (2001) Scaffold design and fabrication technologies for engineering tissues-state of the art and future perspectives. J Biomater Sci 12(1):107 otwiera się w nowej karcie
- Freed LE, Vunjak-Novakovic G (1998) Culture of organized cell communities. Adv Drug Deliv Rev 33(1-2):15-30 otwiera się w nowej karcie
- Janik H, Marzec M (2015) A review: fabrication of porous polyurethane scaffolds. Mater Sci Eng C Mater Biol Appl 48:586-591 otwiera się w nowej karcie
- Vasita R, Katti DS (2006) Nanofibers and their applications in tissue engineering. Int J Nanomed 1(1):15-30 otwiera się w nowej karcie
- Sokolsky-Papkov M, Aghashi K, Olaye A, Shakesheff K, Domb AJ (2007) Polymer carriers for drug delivery in tissue engineering. Adv Drug Deliv Rev 59(4-5):187-206 otwiera się w nowej karcie
- Seneker SD, Born L, Schmelzer HG, Eisenbach CD, Foscher K (1992) Diisocyanato dicyclohexyl- methane: structure/property relationships of its geometrical isomers in polyurethane elastomers. Colloid Polym Sci 270(6):553 otwiera się w nowej karcie
- Kucinska-Lipka J, Gubanska I, Janik H, Pokrywczynska M, Drewa T (2015) L-ascorbic acid mod- ified poly(ester urethane)s as a suitable candidates for soft tissue engineering applications. React Funct Polym 97:105-115 otwiera się w nowej karcie
- Silvestri A, Boffito M, Sartori S, Ciardelli G (2013) Biomimetic materials and scaffolds for myocardial tissue regeneration. Macromol Biosci 13:984-1019 otwiera się w nowej karcie
- Boffito M, Sartori S, Ciardelli G (2014) Polymeric scaffolds for cardiac tissue engineering: requirements and fabrication technologies. Polym Int Forthcom 63:2-11 otwiera się w nowej karcie
- Janik H, Marzec M (2015) A review: fabrication of porous polyurethane scaffolds. Mater Sci Eng C 48:586-591 otwiera się w nowej karcie
- Janik H (2005) Struktury nadcząsteczkowe i wybrane właściwości rozgałęzionych i usieciowanych poli(estro-uretanów), poli(etero-uretanów) i poli(uretano-biuretanów) formowanych reaktywnie. Zeszyty Naukowe Politechniki Gdańskiej
- Szelest-Lewandowska A (2003) Novel polyurethanes for medical applications. PhD Thesis, Gdansk University of Technology, Gdansk
- Brzeska J, Heimowska A, Sikorska W, Jasińska-Walc L, Kowalczuk M, Rutkowska M (2015) Chemical and enzymatic hydrolysis of polyurethane/polylactide blends. Int J Polym Sci 2015:795985 otwiera się w nowej karcie
- Roeder RK (2013) Mechanical characterization of biomaterials. In: Bandyopadhyay A, Bose S (eds) Characterization of biomaterials, chap 3. Elsevier, p 94 otwiera się w nowej karcie
- Wei L, Li G, Yan YD, Pradhan R, Kim JO, Quan Q (2012) Lipid emulsions as a drug delivery system for breviscapine: formulation development and optimization. Arch Pharm Res 35(6):1037-1043 otwiera się w nowej karcie
- Guelcher SA, Srinivasan A, Dumas JE, Didier JE, McBride S, Hollinger JO (2008) Synthesis, mechanical properties, biocompatibility and degradation of polyurethane networks from lysine polyisocyanates. Biomaterials 29:1762-1775 otwiera się w nowej karcie
- Cetina-Diaz SM, Chan-Chan LH, Vargas-Coronado RF, Cervantes-Uc JM, Quintana-Owen P (2014) Physicochemical characterization of segmented polyurethanes prepared with glutamine or ascorbic acid as chain extenders and their hydroxyapatite composites. J Mater Chem B 2:1966 otwiera się w nowej karcie
- Punnakitikashem P, Truong D, Menon JU, Nguyen KT, Hong Y (2014) Electrospun biodegradable elastic polyurethane scaffolds with dipyridamole release for small diameter vascular grafts. Acta Biomater 10:4618-4628 otwiera się w nowej karcie
- Nair PA, Ramesh P (2013) Electrospun biodegradable calcium containing poly(ester urethane) urea: synthesis, fabrication, in vitro degradation and biocompatybility evaluation. J Biomed Mater Res Part A 101:1876-1887 otwiera się w nowej karcie
- Yilgor I, Yilgor E, Guler IG, Ward TC, Wilkies GL (2006) FTIR investigation of the influence of diisocyanate symmetry on the morphology development in model segmented polyurethanes. Polymer 47:4105-4114 otwiera się w nowej karcie
- Guan J, Stankus JJ, Wagner WR (2006) Soft tissue scaffolds. Wiley Encyclopedia of Biomedical Engineering. Wiley-Interscience, US otwiera się w nowej karcie
- Pokrywczynska M, Gubanska I, Drewa G, Drewa T (2015) Application of bladder acellular matrix in urinary bladder regeneration: the state of the art and future directions. Biomed Res Int 2015:613439 otwiera się w nowej karcie
- Lee DK, Tsai HB (2000) Properties of segmented polyurethanes derived from different diisocyanates. J Appl Polym Sci 75:167-174 otwiera się w nowej karcie
- Kanapitsas A, Pissis P, Ribelles G, Pradas M, Privalko EG, Privalko VP (1999) Molecular mobility and hydration properties of segmented polyurethanes with varying structure of soft and hard-chain segments. J Appl Polym Sci 71:1209-1221 otwiera się w nowej karcie
- Janik H (2010) Progress in the studies of the supermolecular structure of segmented polyurethanes. Polim (Polym) 6:419 otwiera się w nowej karcie
- Hutmacher DW (2008) Scaffold-based bone engineering by using rapid prototyping technologies in Virtual and Rapid manufacturing. In: Bartolo JB (ed) Advanced research in virtual and rapid pro- totyping. Taylor & Francis Group, New York, p 65 otwiera się w nowej karcie
- Middleton JC, Tipton AJ (2000) Synthetic biodegradable polymers as orthopedic devices. Bioma- terials 21(23):2335-2346 otwiera się w nowej karcie
- Bose S, Roy M, Bandyopadhyay A (2012) Recent advances in bone tissue engineering scaffolds. Trend Biotechnol 30(10):546-554 otwiera się w nowej karcie
- Liu X, Chen W, Gustafson CT, Miller AL, Waletzki BE (2015) Tunable tissue scaffolds fabricated by in situ crosslink phase separation system. RSC Adv 5:100824 otwiera się w nowej karcie
- Leon CA, Leon Y (1998) New perspectives in mercury porosimetry. Adv Colloid Interface Sci 76-77:341-372
- Brauker JH, Carr-Brendel VE, Martinson LA, Crudele J, Johnston WD, Johnson RC (1995) Neo- vascularization of synthetic membranes directed by membrane micro architecture. J Biomed Mater Res 29:1517-1524 otwiera się w nowej karcie
- Klawitter JJ, Hulbert SF (1971) application of porous ceramics for the attachment of load-bearing internal orthopedic applications. J Biomed Mater Res A Symp 2:161-168 otwiera się w nowej karcie
- Yang S, Leong KF, Du Z, Chua CK (2001) The design of scaffolds for use in tissue engineering- part I: traditional factors. Tissue Eng 7(6):679-689 otwiera się w nowej karcie
- Whang K, Healy KE, Elenz DR, Nam EK, Tsai DC, Thomas CH et al (1999) Engineering bone regeneration with bioabsorbable scaffolds with novel microarchitecture. Tissue Eng 5(1):35-51 otwiera się w nowej karcie
- Yannas IV, Lee E, Orgill DP, Skrabut EM, Murphy GF (1989) Synthesis and characterization of a model extracellular matrix that induces partial regeneration of adult mammalian skin. Proc Natl Acad Sci USA 86(3):933-937 otwiera się w nowej karcie
- Salgado AJ, Coutinho OP, Reis RL (2004) Bone tissue engineering: state of the art and future trends. Macromol Biosci 4(8):743-765 otwiera się w nowej karcie
- Nair LS, Laurencin CT (2007) Biodegradable polymers as biomaterials. Progr Polym Sci 32(8-9):762-798 otwiera się w nowej karcie
- Anseth KS, Bowman CN, Brannon-Peppas L (1996) Mechanical properties of hydrogels and their experimental determination. Biomaterials 17(17):1647-1657 otwiera się w nowej karcie
- Moghe PV, Berthiaume F, Ezzel RM, Toner M, Tompkins RG, Yarmush ML (1996) Culture matrix configuration and composition in the maintenance of hepatocyte polarity and function. Biomaterials 17(3):373-385 otwiera się w nowej karcie
- Rayan PL, Foty RA, Kohn J, Steinberg MS (2001) Tissue spreading on implantable substrates is a competitive outcome of cell-cell vs cell-substrate adhesivity. Proc Natl Acad Sci USA 98(8):4323-4327 otwiera się w nowej karcie
- Ingber DE (2002) Mechanical signalling and the cellular response to extracellular matrix in angio- genesis and cardiovascular physiology. Circ Res 91(10):877-887 otwiera się w nowej karcie
- Wagenseil JE, Mecham RP (2009) Vascular extracellular matrix and arterial mechanics. Physiol Rev 89(3):957-989 otwiera się w nowej karcie
- Holzapfel GA (2000) Biomechanics of soft tissue. Comput Biomech 7 otwiera się w nowej karcie
- Akhtar R, Sherratt MJ, Cruickshank JK, Derby B (2011) Characterizing the elastic properties of tissues. Mater Today 14(3):96-105 otwiera się w nowej karcie
- Han DK, Park KD, Ryu GH, Kim UY, Min BG, Kim YH (1996) Plasma protein adsorption to sulfonated poly(ethylene oxide)-grafted polyurethane surface. J Biomed Mater Res 30:23-30 otwiera się w nowej karcie
- Desai NP, Hubbel JA (1991) Biological responses to polyethylene oxide modified polyethylene terephthalate surfaces. J Biomed Mater Res 25:829-843 otwiera się w nowej karcie
- Morton LHG, Surman SB (1994) Biofilms in biodeterioration-a review. Int Biodeter Biodegr 32:203-221 otwiera się w nowej karcie
- Hoskins C, Cheng WP (2013) Hydrophobic drug solubilisation in Fundamentals of pharmaceutical nanoscience. In: Uchegbu I, Schatzlein AG, Cheng WP, Lalotsa A (eds) 14 edn, Springer, NY, p 386 otwiera się w nowej karcie
- Karchin A, Simonovsky FI, Ratner BD, Sanders JE (2011) Melt electrospinning of biodegradable polyurethane scaffolds. Acta Biomater 7(9):3277-3284 otwiera się w nowej karcie
- Weryfikacja:
- Politechnika Gdańska
wyświetlono 167 razy